JPS6247174A - Manufacture of semiconductor light emitting device - Google Patents
Manufacture of semiconductor light emitting deviceInfo
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- JPS6247174A JPS6247174A JP60186840A JP18684085A JPS6247174A JP S6247174 A JPS6247174 A JP S6247174A JP 60186840 A JP60186840 A JP 60186840A JP 18684085 A JP18684085 A JP 18684085A JP S6247174 A JPS6247174 A JP S6247174A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は青色発光を呈する半導体発光装置Hの製法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device H that emits blue light.
本発明はn−型ZnSySe1−y (0≦y≦1)と
P−型ZnSySe1−y (0≦y≦1)によって形
成されるP −n接合を利用した青色発光を呈する半導
体発光装置の製法においてジアルキル亜鉛及びジアルキ
ルセレンを両者のうち低沸点成分の墓を概ね過剰に混合
し、加熱によって反応及び熟成を行なった後、過剰成分
を留出除去して得られるジアルキル亜鉛とジアルキルセ
レンの付加体である有機亜鉛化合物を亜鉛ソースとする
有機金属気相熱分解法(MOOVD法)によっで前記n
−型又はP−型Zn5ySθ1−y層を形成することに
より、青色発光を呈する半導体装1aを大量に生産する
ことを可能にしたものである。The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that emits blue light using a P-n junction formed by n-type ZnSySe1-y (0≦y≦1) and P-type ZnSySe1-y (0≦y≦1). An adduct of dialkylzinc and dialkylselenium obtained by mixing dialkylzinc and dialkylselenium in an almost excessive amount of the lower boiling point component of both, reacting and aging by heating, and then removing the excess component by distillation. The above-mentioned n
By forming a - type or P- type Zn5ySθ1-y layer, it is possible to mass-produce semiconductor devices 1a that emit blue light.
従来報告又は実用化されている青色発光を呈する半導体
発光装置の概略を以下に述べる。An outline of semiconductor light emitting devices that emit blue light that have been reported or put into practical use will be described below.
1、バルクのZnSθ単結晶にドーパントを拡散して形
成したP −n接合を有する発光装置。(例えば、J、
Appl、、Phys、 、 57 、 (1985)
2210、公開特許公報 昭59−6583 参照2
、 バルクのZn5ySθ1−y単結晶にドーパントを
拡散して形成したP −n接合を有する発光装置L(例
えば、Appl、Phys、Lett、 、 27 (
1975)74 、参照)
五 バルクのn−型Zn5ySθ1−y単結晶に絶縁層
、電極層を積層したM工S構造を有する発光装置。(例
えば、Apl)l 、Phys 、’Lθtt、、27
(1975) 697 、 Japan、J、Appl
、Phys、 、 15 (1974) 357 、
Japan、J、Appl、Phys、 、 16 (
1977)77 、参照)
4、 n−型GaN上に絶縁層、電極層を積層したM
工S構造を有する発光装置。(例えば日経エレクトロニ
クス 1981年5月11号P、82 、参照)
5、SiOのP −n接合を利用した発光装置。1. A light emitting device having a P-n junction formed by diffusing a dopant into a bulk ZnSθ single crystal. (For example, J,
Appl, Phys, 57, (1985)
2210, Published Patent Publication 1983-6583 Reference 2
, a light emitting device L having a P-n junction formed by diffusing a dopant into a bulk Zn5ySθ1-y single crystal (for example, Appl, Phys, Lett, 27 (
1975) 74, see) 5. A light emitting device having an M-S structure in which an insulating layer and an electrode layer are laminated on a bulk n-type Zn5ySθ1-y single crystal. (e.g., Apl)l, Phys,'Lθtt,, 27
(1975) 697, Japan, J. Appl.
, Phys., 15 (1974) 357,
Japan, J., Appl., Phys., 16 (
1977) 77, 4. M with an insulating layer and an electrode layer stacked on n-type GaN
A light-emitting device having an S structure. (For example, see Nikkei Electronics, May 11, 1981, p. 82.) 5. A light emitting device using a P-n junction of SiO.
(例えば、[]経エレクトロニクス 1979年5月2
8日号 F、111 、参照)〔発明が解決しようとす
る目的〕
前述の従来技術では以下に述べる様な問題点を有する。(For example, [] Kei Electronics May 1979 2
8th issue F, 111) [Object to be solved by the invention] The above-mentioned prior art has the following problems.
イ、従来技術1及び2・・・・・・・・・ 現在大型化
の極めて難しいとされているバルク結晶を出発材料とし
、しかもドーパントの拡散工程を、密閉系においてバッ
チ処理で行なうため、IA産性、プロセスの再現性に乏
しい。B. Prior art 1 and 2... Since bulk crystals, which are currently considered extremely difficult to enlarge, are used as the starting material, and the dopant diffusion process is performed in a batch process in a closed system, IA Productivity and process reproducibility are poor.
口、従来技術5及び4・・・・・・・・・ 発光装置が
、M工St#造をとっており、絶縁層を介して注入した
少数ギヤリアーの再結合によって発光がおこるために、
P−n接合面近傍において、多数キャリアー同志を再結
合させて発光を行なう従来技術1及び2と比較して、原
理的に発光効率が低くなってしまう。1. Prior Art 5 and 4... The light emitting device has an M engineering St # structure, and light emission occurs due to recombination of minority gears injected through an insulating layer.
Compared to prior art techniques 1 and 2 in which light is emitted by recombining majority carriers in the vicinity of the P-n junction surface, the luminous efficiency is theoretically lower.
ハ、従来技術5・・・・・・・・・ sioが間接遷移
型の半導体であるため、発光効率の向上がM1〜く、し
かも、S10の大[1径基板が得られないために殖産性
も乏しい。C. Prior art 5... Since sio is an indirect transition type semiconductor, the improvement in luminous efficiency is small from M1 to S10. Sex is also lacking.
そこで本発明においては、従来技術における上述の問題
点を解決するもので、その目的とするところは、高発光
効率の期待できる直接遷移型半導体であるZnSySe
1−yをもちいて、P −n接合を有する半導体発光装
置を、良質な大口径基板が入手可能であるGaAs、G
aP、Siなどの上に、社産性及び結晶成長の制御性に
優れしかも良質のエピタキシャル膜が得られるジアルキ
ル亜鉛とジアルキルセレンの付加体である有機亜鉛化合
物を亜鉛ソースとするMOCVD法によって作製し、青
色発光を呈する半導体発光装置を社産するところにある
。Therefore, the present invention aims to solve the above-mentioned problems in the prior art, and its purpose is to use ZnSySe, a direct transition semiconductor that can be expected to have high luminous efficiency.
Using 1-y, a semiconductor light emitting device having a P-n junction can be fabricated using GaAs, G
It is fabricated on aP, Si, etc. by the MOCVD method using an organozinc compound, which is an adduct of dialkylzinc and dialkylselenium, as a zinc source, which is excellent in productivity and controllability of crystal growth, and provides a high-quality epitaxial film. The company produces semiconductor light emitting devices that emit blue light.
本発明に係る半導体発光装置の製法においては、n−型
ZnSySe1−y (0≦y≦1)とP−型ZnSy
Se1−y、(0≦y≦1)によって形成されるP −
n接合を利用した青色発光を呈する半導体発光装置を作
製する際に、ジアルキル亜鉛及びジアルキルセレンを両
者のうち低沸点成分の量を概ね過剰に混合し、加熱によ
って反応及び熟成を行なった後、過剰成分を留出除去し
て得られるジアルキル亜鉛とジアルキルセレンの付加体
である有機亜鉛化合物を亜鉛ソースとする有機金属気相
熱分解法(MOOVD法)によって前記n−型又はP−
型Zn5ySθ1−7層を形成することを特徴とする〔
実施例〕
本発明において用いる付加体からなる有機亜鉛化合物の
製法について説明する。In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, n-type ZnSySe1-y (0≦y≦1) and P-type ZnSy
P − formed by Se1-y, (0≦y≦1)
When manufacturing a semiconductor light-emitting device that emits blue light using an n-junction, dialkylzinc and dialkylselenium are mixed in an approximately excessive amount of the low boiling point component of both, and after reacting and aging by heating, the excess is mixed. The n-type or P-
It is characterized by forming a type Zn5ySθ1-7 layer [
Examples] A method for producing an organic zinc compound comprising an adduct used in the present invention will be described.
ジアルキル亜鉛(R2Zn )とジアルキルセレン(R
2Se )の付、加俸は電子受容体としてのR2Znと
、電子供与体としてのR2Seとの1対1の酸−塩基反
応の結果得られるもので
R2Zn−3eRz
の構造からなる。付加体の製造にあたっては以下の工程
が必要である。Dialkylzinc (RZn) and dialkylselenium (R
2Se) is obtained as a result of a one-to-one acid-base reaction between R2Zn as an electron acceptor and R2Se as an electron donor, and has the structure R2Zn-3eRz. The following steps are required to produce the adduct.
Rs ZnとR2Beとを、両者のうち低沸点成分を概
ね過剰に、好ましくは、低沸点成分対高沸点成分の比率
を1.05〜1.2当社比として混合し、両者を低沸点
成分の沸点以下で、概そ0℃〜40℃で10分〜3時間
、好ましくは10〜35℃で30分〜1時間充分に反応
させる。Rs Zn and R2Be are mixed with the low boiling point component being in excess of both, preferably at a ratio of low boiling point component to high boiling point component of 1.05 to 1.2. The reaction is carried out at a temperature below the boiling point, approximately 0°C to 40°C for 10 minutes to 3 hours, preferably 10 to 35°C for 30 minutes to 1 hour.
その後反応を完結するために、徐々に昇渇し、30〜8
0℃で10分〜2時間、好ましくは10〜b
30分〜1時間熟成させる。After that, in order to complete the reaction, the temperature was gradually increased to 30 to 8
Aging is performed at 0° C. for 10 minutes to 2 hours, preferably 10 to 30 minutes to 1 hour.
最後に過剰成分を蒸留により除去する。Finally, excess components are removed by distillation.
付加体の生成は以下の事実により確認できる。The formation of adducts can be confirmed by the following facts.
(1) 両者の混合により発熱する。(1) Heat is generated by mixing the two.
(2) 生成した付加体の蒸気圧一温度曲線は、出発
原料のR2Zn及びR2Beのいずれとも異なる。(2) The vapor pressure-temperature curve of the adduct produced is different from that of both the starting materials R2Zn and R2Be.
(8)原料の仕込み飯から留出過剰成分を差し引いた残
量はR2Z nとR2Sが1:1で付加体を形成してい
ると仮定した重Mに一致する。(8) The remaining amount after subtracting the distilled excess component from the raw material mixture corresponds to the weight M assuming that R2Z n and R2S form an adduct at a ratio of 1:1.
具体的な実施例として(oHa)gZnと(oHs)2
s8 からなる付加体(OH3)2zn−8s(oHa
)2について述べる。As a specific example, (oHa)gZn and (oHs)2
adduct consisting of s8 (OH3)2zn-8s(oHa
) 2 will be explained.
300d丸底フラスコに(OH3)zse を63.
5f (0,58Sモル)仕込み、攪拌しながら(OH
3)2Zn5a5r(0,613モル)E滴下四−トに
より滴下して反応させた。反応は発熱反応で、発熱量は
大であった。Add (OH3)zse to a 300d round bottom flask at 63%.
Charge 5f (0.58S mol) and add (OH
3) 2Zn5a5r (0,613 mol) E was added dropwise to react. The reaction was exothermic and generated a large amount of heat.
反応温度を8〜15℃に制御し、40分間反応を行った
。その後15℃/時間の割で徐々に昇温し、45℃で1
時間熟成した。その後蒸留により不要な過剰分を留出除
去した。生成物は118?であった。The reaction temperature was controlled at 8 to 15°C, and the reaction was carried out for 40 minutes. After that, the temperature was gradually increased at a rate of 15℃/hour, and at 45℃
Time aged. Thereafter, unnecessary excess content was removed by distillation. The product is 118? Met.
第1図は得られた付加体の蒸気圧一温度特性を示す、横
軸1が温度、縦軸2が蒸気圧である。FIG. 1 shows the vapor pressure-temperature characteristics of the obtained adduct, where the horizontal axis 1 is the temperature and the vertical axis 2 is the vapor pressure.
実線3が付加体の、又破線4.5が各々、原料である5
e(OHa)z 及び(OH3)2Zn の蒸気圧
特性を示す。The solid line 3 is the adduct, and the broken line 4.5 is the raw material.
The vapor pressure characteristics of e(OHa)z and (OH3)2Zn are shown.
又、表1に代表的温度に於ける蒸気圧の値を示す。Table 1 also shows the vapor pressure values at typical temperatures.
(表1)
又同様の工程を経る事により、表2に示す付加体が得ら
れた。(Table 1) Further, the adducts shown in Table 2 were obtained by going through the same steps.
以下に上述の製造方法によって形成される付加体を用い
たMOOVD法による半導体発光装置の作製例を示す。An example of manufacturing a semiconductor light emitting device by the MOOVD method using an adduct formed by the above manufacturing method will be shown below.
第2図は本発明において用いるMOOVD装置の概略図
である。FIG. 2 is a schematic diagram of the MOOVD apparatus used in the present invention.
石英ガラス製の横型反応管乙の内部にはSiOコーティ
ングを施したグラファイト製サセプター7が置かれ、さ
らにその上には基板8が置がれている0反応炉の側面か
ら高周波加熱炉、赤外線炉、または抵抗加熱炉9などに
より基板加熱を行なう。基板温度はグラファイト製サセ
プター7の中に埋め込んだ熱電対10によりモニターす
る。反応管は排気系11及び廃ガス処理系12とバルブ
13.14を介して接続されている。Znソースである
付加体はバブラー15に封入されている。A graphite susceptor 7 coated with SiO is placed inside the horizontal reaction tube B made of quartz glass, and a high frequency heating furnace and an infrared furnace are connected from the side of the reactor, on which a substrate 8 is placed. Alternatively, the substrate is heated using a resistance heating furnace 9 or the like. The substrate temperature is monitored by a thermocouple 10 embedded in a graphite susceptor 7. The reaction tube is connected to an exhaust system 11 and a waste gas treatment system 12 via valves 13,14. The adduct, which is a Zn source, is enclosed in a bubbler 15.
n−型ドーパントのソースとなる■族元素を含む有機金
属化合物又はハ四ゲン元索を含む有機化合物はバブラー
16に封入されている。キャリアーガス及びセレン及び
セレン化水素(Hasθ)硫化水素(His)はそれぞ
れボンベ17.18.24に充填されている。純化装置
19によって精製されたキャリアーガス、セレン化水素
及び硫化水素はマス70−コントローラ2oにより流量
制御される。バブラー15.1(Sに封入された付加体
及び、n−型ドーパントは恒温槽21により所定温IQ
:に維持されている。バブラーの中に適当量のキャリア
ーガスを導入しバブリングを行なうことにより所望の址
の付加体及びn−型ドーパントが供給される。ボンベ2
5にはn−型ドーパントとなる、塩素、塩化水素、臭化
水素、ヨウ化水素などのガスが、またボンベ26にはP
−型ドーパントとなるアンモニア、リン化水素、ヒ化水
素などのガスがそれぞれ水素ガスで希釈された状態で充
填しである。ドーパントガスはマス70−コントローラ
20により流量制御される。以上の様にして供給された
付加体、セレン水素、硫化水素及びドーパントはそれぞ
れキャリアーガスによって希釈された後に合流し三方パ
ルプ22を経て反応管6へ導入される。三方パルプ22
は原料ガスの反応管6への導入及び廃ガス処理系12へ
の廃棄の切り換えを行なう。第2図には横型反応炉を示
したが縦型反応炉においても基本的構成は同じである。An organometallic compound containing a group Ⅰ element or an organic compound containing a halogen element serving as a source of an n-type dopant is enclosed in a bubbler 16 . Carrier gas, selenium, hydrogen selenide (Hasθ), and hydrogen sulfide (His) are filled in cylinders 17, 18, and 24, respectively. The flow rate of the carrier gas, hydrogen selenide, and hydrogen sulfide purified by the purification device 19 is controlled by a mass 70-controller 2o. Bubbler 15.1 (the adduct sealed in S and the n-type dopant are kept at a predetermined temperature IQ in a constant temperature bath 21)
: Maintained. A desired amount of adduct and n-type dopant are supplied by introducing an appropriate amount of carrier gas into the bubbler and performing bubbling. cylinder 2
5 contains a gas such as chlorine, hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, etc., which becomes an n-type dopant, and the cylinder 26 contains P.
Gases such as ammonia, hydrogen phosphide, and hydrogen arsenide, which serve as - type dopants, are filled in a diluted state with hydrogen gas. The flow rate of the dopant gas is controlled by the mass 70-controller 20. The adduct, selenium hydrogen, hydrogen sulfide, and dopant supplied in the manner described above are each diluted with a carrier gas, then merged and introduced into the reaction tube 6 via the three-way pulp 22. Mikata pulp 22
switches between introducing the raw material gas into the reaction tube 6 and disposing it into the waste gas treatment system 12. Although FIG. 2 shows a horizontal reactor, the basic configuration is the same for a vertical reactor.
但し基板の回転機構を設けることにより得られる膜の均
一性を確保する必要がある。However, it is necessary to ensure the uniformity of the film obtained by providing a rotation mechanism for the substrate.
基板上へのZnSySe1−y (0≦y≦1)のエピ
タキシャル成長は以下の様にして行なう。洗浄とエツチ
ング処理な施した基板を反応炉内にセットする。しかる
後に反応炉内を10−’Torr 程度まで真空引き
し、系内に残留するガスを除く。キャリアーガスを導入
して系内を常圧に戻した後1〜2t/−程度のキャリア
ーガスを流しつつ昇温を開始する。キャリアーガスは水
素又はヘリウムを用いた。基板温度が所定温度に到達し
、安定した後、原料ガスの供給を開始してZn5ySθ
!−yの成長を行なう。所定の時間成長を行なった後、
原料の供給をストップし、冷却する。冷却中はHe又は
H2を1〜217m流しておく。基板表面の熱エッチを
防ぐためにセレン化水素又は硫化水素を30〜60m1
/−程度流しながら冷却してもよい。基板が室温にもど
ったら反応炉内を排気し、系内に残留する硫化水素を除
去する。系内を大気圧に戻した後に基板をとり出す。Epitaxial growth of ZnSySe1-y (0≦y≦1) on the substrate is performed as follows. The cleaned and etched substrate is placed in a reactor. Thereafter, the inside of the reactor is evacuated to about 10-' Torr to remove any gas remaining in the system. After introducing a carrier gas and returning the inside of the system to normal pressure, temperature increase is started while flowing carrier gas of about 1 to 2 t/-. Hydrogen or helium was used as the carrier gas. After the substrate temperature reaches the predetermined temperature and stabilizes, supply of raw material gas is started and Zn5ySθ
! -Grow y. After growing for a specified period of time,
Stop supply of raw materials and cool. During cooling, He or H2 is allowed to flow for 1 to 217 m. Add 30 to 60 ml of hydrogen selenide or hydrogen sulfide to prevent thermal etching of the substrate surface.
It may be cooled with a flow of about /-. When the substrate returns to room temperature, the reactor is evacuated to remove hydrogen sulfide remaining in the system. After returning the pressure inside the system to atmospheric pressure, the substrate is taken out.
第2図に示したMOOVD装置を用いて上述の工程に従
って結晶成長を行なうことにより、n−型ZnSySe
1−7、P−型ZnSySe1−yのエピタキシャル膜
が形成できる。By performing crystal growth according to the above-mentioned steps using the MOOVD apparatus shown in FIG. 2, n-type ZnSySe
1-7. A P-type ZnSySe1-y epitaxial film can be formed.
〔実施例1〕
Zn5eP−n接合を有する半導体発光装置の作製
n−型ヒ化ガリウム(GaAs )の(ioo)而、(
1oo)而から(110)面の方向に5゜あるいは2°
のずれを有する而−Fに以下のステップに従って半導体
発光装置の作製を行なう。[Example 1] Production of a semiconductor light emitting device having a Zn5eP-n junction (ioo) of n-type gallium arsenide (GaAs), (
1oo) 5° or 2° in the direction of the (110) plane
A semiconductor light-emitting device is manufactured according to the following steps on a semiconductor light-emitting device having a deviation of .
1、 n−型ZnSθの形成
基板温度:200〜530 ’C
(oHs)zzn−Be(OH3)zなる付加体のバブ
リングガス流量:バプラ一温度−15℃において、30
−/剛
Hlで希釈した2%Hf1E3θ の供給[220Q
sj / m
トリエチルアルミニウム(TEAt)のバブリングガス
流量8バ1ラ一温度−10℃において10〜3 Q d
/ mr
キャリアーガスを含む全ガス流MS4.5t/成長時間
: 2Q Qm
以上の条件下において、GaAs上に約6μmのn−型
Zn88層がエピタキシャル成長できる。1. Formation of n-type ZnSθ Substrate temperature: 200 to 530'C (oHs)zzn-Be(OH3)z adduct bubbling gas flow rate: At bubbler temperature -15°C, 30
-/supply of 2% Hf1E3θ diluted with rigid Hl [220Q
sj/m Bubbling gas flow rate of triethylaluminum (TEAt) 10 to 3 Q d at 8 bars and 1 temperature -10°C
/mr Total gas flow including carrier gas MS4.5t/Growth time: 2Q Qm Under the above conditions, an n-type Zn88 layer of approximately 6 μm can be epitaxially grown on GaAs.
膜の比抵抗は、0.5〜10Ω・m程度であった。The specific resistance of the film was approximately 0.5 to 10 Ω·m.
zp型znseの形成
n−型Z n S e J@の形成終了後、三方パルプ
22の操作により反応ガスの反応炉への供給を中断する
。続いて、n−型ドーパントであるTEAtの供給を中
止し、P−型ドーパントであるNH8の供給を開始する
。しばらくの間、反応ガスを廃棄し、流量が安定した後
に再び三方パルプ22を操作して反応ガスを反応炉に導
入する。n−型Zn5e層の上にP−型Zn88層を積
層する。Formation of zp type znse After the formation of n-type Z n S e J@ is completed, the supply of reaction gas to the reactor is interrupted by operating the three-way pulp 22 . Subsequently, the supply of TEAt, which is an n-type dopant, is stopped, and the supply of NH8, which is a P-type dopant, is started. After the reaction gas is discarded for a while and the flow rate becomes stable, the three-way pulp 22 is operated again to introduce the reaction gas into the reactor. A P-type Zn88 layer is laminated on the n-type Zn5e layer.
成長条件は下記の通りである。The growth conditions are as follows.
H8で希釈した5%NH,の供給量:5〜30、g/m
成長時間;200頗
その他の条件はn−型Zn5eの形成条件と同じである
。Supply amount of 5% NH diluted with H8: 5 to 30 g/m Growth time: 200 g/m Other conditions were the same as those for forming n-type Zn5e.
このとき厚さ約3μm O) P−型Zn5e層がエピ
タキシャル成長できる。腺の比抵抗は概ね10〜130
Ω・m程度であった。At this time, a P-type Zn5e layer with a thickness of about 3 μm can be epitaxially grown. The specific resistance of the gland is approximately 10-130
It was about Ω·m.
五 オーム性接触の形成 下記の条件により、オーム性接触を形成する。5. Formation of ohmic contact An ohmic contact is formed under the following conditions.
GaAs基板
Au−Ge (Ge= 12 w t−%)又はAu−
8nを約2000X程度蒸着後、不活性雰囲気中
℃で5〜10d間熱処理
P−型ZnSθ層
イ、Au、In、Zn、などを約1oooW程度蒸着す
る。GaAs substrate Au-Ge (Ge = 12 wt-%) or Au-
After evaporating 8n at about 2000X, in an inert atmosphere.
P-type ZnSθ layer A is heat-treated at ℃ for 5 to 10 days, and Au, In, Zn, etc. are evaporated to a thickness of about 100W.
口、導伝性銀ペーストを塗る。Mouth, apply conductive silver paste.
ハ、In−Ga、In −Hgを表面に付着し、不活性
雰囲気中300〜400 ℃で約5騙間然処理
以上の工程を経て形成されたP −n接合を有する発光
装置を、2ooμmX200μm程度のチップに切り出
した後、P一層側及びGaAs基板側からリードをとり
出し、順方向バイアスを印加すると、青色発光が得られ
る。発光強度は電流とともに増加し、20mA通電時の
発光輝度は約2〜3ミリカンデラであった。C. A light-emitting device having a P-n junction formed by attaching In-Ga and In-Hg to the surface and undergoing more than 5 steps of treatment at 300 to 400°C in an inert atmosphere, with a size of about 200 μm x 200 μm. After cutting into chips, leads are taken out from the P single layer side and the GaAs substrate side, and when a forward bias is applied, blue light emission is obtained. The luminescence intensity increased with the current, and the luminance when 20 mA was applied was about 2 to 3 millicandela.
代表的な発光スペクトルを第3図に示す。発光スペクト
ルのピーク波長は室温において概ね475〜485nm
に位置し、半値幅は約j Onm程度であった。発光色
は肉眼では純粋な青色であった。本実施例において次の
様な効果が得られた。A typical emission spectrum is shown in FIG. The peak wavelength of the emission spectrum is approximately 475 to 485 nm at room temperature.
The half width was approximately j Onm. The luminescent color was pure blue to the naked eye. In this example, the following effects were obtained.
1、同一ウェハーがら作製した発光装置の発光波長、発
光の閾値電圧、電流のバラツキは平均して10%程度で
あった。1. The variations in the emission wavelength, emission threshold voltage, and current of light-emitting devices fabricated from the same wafer were about 10% on average.
2、異なるウェハー又は異なるバッチでp−n接合を形
成したウェハーから作製した発光装置の特性のバラツキ
は15〜20%程度であった。2. The variation in characteristics of light emitting devices manufactured from wafers on which p-n junctions were formed in different wafers or in different batches was about 15 to 20%.
上述の如くバラツキの少ない発光装置を本実施例におい
ては大鼠に生産することができる。本実施例は、直径約
1インチのウェハーに発光装置の作製をおこなったが、
反応炉の大きさ及び形状をかえることにより、さらに口
径の大きいウェハーを複数枚処理することも可能である
。ちなみに、製造工程に要する時間は、ZnSθの成長
工N ニ約8時間、後の工程に約5時間程度である。密
閉系においてバルク結晶を取り扱う従来技術に比べて著
しく鼠産性が向上するのは自明である。As described above, a light emitting device with little variation can be produced in this embodiment. In this example, a light emitting device was fabricated on a wafer with a diameter of approximately 1 inch.
By changing the size and shape of the reactor, it is also possible to process a plurality of wafers with even larger diameters. Incidentally, the time required for the manufacturing process is approximately 8 hours for the ZnSθ growth process and approximately 5 hours for the subsequent process. It is obvious that the rat productivity is significantly improved compared to the conventional technology in which bulk crystals are handled in a closed system.
〔実施例2〕
ZnSySe1−y (0(y≦1)P−r1接合を有
する半導体発光装置の製法。[Example 2] Method for manufacturing a semiconductor light emitting device having a ZnSySe1-y (0(y≦1)P-r1 junction).
n−型ヒ化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム(G
ap)、シリコン(sl)sゲルマニウム(Go)(7
)(100)面、(1oo)面がら(110)而の方向
に5°あるいは2°のずれを有する面上に以下のステッ
プに従って半導体発光装置の作製を行なう。n-type gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (G
ap), silicon (sl)s germanium (Go) (7
) A semiconductor light emitting device is fabricated on a plane having a deviation of 5° or 2° from the (100) plane or the (1oo) plane in the (110) direction according to the following steps.
1、 n−型ZnSySe1−yの形成基板=200
〜530 ’Q
(OH3)lZn−8e(OHM )*なる付加体(7
,) ハフ リングガス流量:バプラ一温度−15℃に
おいて30 m4/ m
Hlで希釈した2%H2Beの供給filt:o〜20
0wj/閣
■、で希釈した2%H2S の供給旭:0〜200−
/調
トリエチルアルミニウム(TEAt)のバブリングガス
流量:バプラ一温度−10℃において10〜5 Q y
7m
キャリアーガスを含む全ガス流量: 4.5ki成長時
間=200編
ZnSySe1−7の固相組成比yを変化させるために
は、原料ガス中のH2S8とH2Sの組成比を変化させ
ればよい。第4図にガス組成とZnSySe1 −yの
固相組成比の相関を示す。エピタキシャル成長するZn
5ySθ1−yの結晶性を向上させるためには、基板と
格子整合のとれる固相組成を選ぶことが望しい。表5に
基板の種類と、用いた基板と格子整合のとれるZnSy
Se1−yを成長するためのH2E]θ、H1!S
組成比を示す。1. Formation substrate of n-type ZnSySe1-y = 200
~530'Q (OH3)lZn-8e(OHM)* adduct (7
,) Huffling gas flow rate: 30 m4/m supply of 2% H2Be diluted with Hl at temperature -15 °C filt: o~20
Supply of 2% H2S diluted with 0wj/Kaku■, Asahi: 0~200-
Bubbling gas flow rate of triethylaluminum (TEAt): 10 to 5 Q y at bubbler temperature -10°C
7 m Total gas flow rate including carrier gas: 4.5 ki Growth time = 200 editions In order to change the solid phase composition ratio y of ZnSySe1-7, it is sufficient to change the composition ratio of H2S8 and H2S in the source gas. FIG. 4 shows the correlation between the gas composition and the solid phase composition ratio of ZnSySe1-y. Epitaxially grown Zn
In order to improve the crystallinity of 5ySθ1-y, it is desirable to select a solid phase composition that is lattice-matched to the substrate. Table 5 shows the types of substrates and the ZnSy that has lattice matching with the substrate used.
H2E for growing Se1-y] θ, H1! S
Shows the composition ratio.
(表3)
基板 (Hg S)/((Hz s)+(a2Be
))Ge 0.6
4GaA8 0.70Ga
P 0.9551
0.97以上の条件下におい
て、約5μ扉のn−型ZnSySe1 −y f9jが
エピタキシャル成長できる。膜の比抵抗はCtS〜20
Ω・m程度であった。(Table 3) Substrate (Hg S)/((Hz s)+(a2Be
)) Ge 0.6
4GaA8 0.70Ga
P 0.9551
Under the condition of 0.97 or more, n-type ZnSySe1-y f9j of about 5μ door size can be epitaxially grown. The specific resistance of the film is CtS~20
It was about Ω·m.
2、P−型Zn5eの形成
n−型ZnSySe1−y層の形成終了後、三方/(ル
ゾ22の操作により反応ガスの反応炉への供給を中断す
る。続いて、n−型ドーパントであるTFIklの供給
を中止し、P−型ドーパントであるN Hg の供給
を開始する。しばらくの間、反応ガスを廃棄し、流量が
安定した後に再び三方)くルプ22を操作して反応ガス
を反応炉に導入する。n−型Zn8ySel−y層の上
にP−型ZnSySe1−y層、斡、・□
を積層する。成長条件は下記の通りである。2. Formation of P-type Zn5e After the formation of the n-type ZnSySe1-y layer, the supply of reaction gas to the reactor is interrupted by operating the Mikata/(Luzo 22). The supply of N Hg, which is a P-type dopant, is stopped.The reaction gas is discarded for a while, and after the flow rate becomes stable, the three-way loop 22 is operated again to transfer the reaction gas to the reactor. to be introduced. P-type ZnSySe1-y layers, □, . . . , are laminated on the n-type Zn8ySel-y layer. The growth conditions are as follows.
Hgで希釈した5%NH3の供給量富5〜30−/騙
成長時間: 2 Q Qm
その他の条件はn−型Zn5aの形成条件と同じである
。Supply amount of 5% NH3 diluted with Hg: 5-30/Growth time: 2 Q Qm Other conditions are the same as those for forming n-type Zn5a.
このとき厚さ約3μmのP−型Zn80層がエピタキシ
ャル成長できる。膜の比抵抗は概ね15〜200Ω・m
程度であった。At this time, a P-type Zn80 layer with a thickness of about 3 μm can be epitaxially grown. The specific resistance of the membrane is approximately 15-200Ω・m
It was about.
五 オーム性接触の形成 下記の条件により、オーム性接触を形成する。5. Formation of ohmic contact An ohmic contact is formed under the following conditions.
GaP基板
Au−81(Si=2%)又はA u −S nをzo
oo1程度蒸着後、不活性雰囲気中300〜600℃、
5分間熱処理
Si 、Ge基板
At又はAt−81(Si=2%)を3000λ程度ス
パッタあるいは蒸着し、不活性雰囲気中、300℃30
分間熱処理
勾
P−型Zn5ySal−y層
イ、Au、In、Zn、などを約1oooX程度蒸着す
る。GaP substrate Au-81 (Si=2%) or Au-Sn
After about oo1 vapor deposition, 300-600℃ in an inert atmosphere,
Heat treated for 5 minutes A Si, Ge substrate At or At-81 (Si=2%) was sputtered or vapor-deposited to about 3000λ, and heated at 300℃30 in an inert atmosphere.
P-type Zn5ySal-y layer is heat-treated for 1 minute, and Au, In, Zn, etc. are deposited to a thickness of about 100X.
口、導伝性銀ペーストを塗る。Mouth, apply conductive silver paste.
ハ、In−Ga、[ln−Hgを表面に付着し、不活性
雰囲気中300〜400℃で約5編間熱処理
以上の工程を経て形成されたP −n接合を有する発光
装置を200μ、X2QOμ講程度のチップに切シ出し
た後、P一層側及びGaAs基板側からリードをとり出
し、順方向バイアスを印加すると、青色発光が得られる
0発光強度は電流とともに増加し、25mA通電時の発
光輝度は約2〜2.5ミリカンデラであった。C. A light emitting device having a P-n junction formed by adhering In-Ga, [ln-Hg to the surface and undergoing heat treatment for about 5 or more times at 300 to 400°C in an inert atmosphere. After cutting out the chip into a chip of about 100 mA, take out the leads from the P single layer side and the GaAs substrate side and apply a forward bias. The brightness was approximately 2-2.5 millicandela.
発光スペクトルのピーク波長はZn5y8el−yの組
成に応じて変化し、yの増大とともに短波長側ヘシフト
した。半値幅は約10%講程度であった本実施例におい
ても〔実施例1〕と同様の効果が得られた。The peak wavelength of the emission spectrum changed depending on the composition of Zn5y8el-y, and shifted to the shorter wavelength side as y increased. The same effect as in Example 1 was obtained in this example, in which the half-width was about 10%.
〔実施例3〕
実施例1,2においてはn−型ドーパントとしてTI!
!Atを用いたが容易に類推できる如くZnSySe1
−y ヘのAtの添加と同様にして、Ga、Inの添
加も、対応する有機金属化合物、例えばトリエチルガリ
ウム(沸点=145℃)、トリエチルインジウム(沸点
=184℃)を用いることにより可能である。このほか
n−型ドーパントとしては、塩素、塩化水素、臭化水素
、ヨウ化水素や、ハロゲン元素を含む有機化合物、例え
ば、1゜4−ジクロルブタン、臭化プ四ビル、Eつ化メ
チレンなどを用いることが可能で上述の実施例と同様に
ハロゲン元素をドナーとするn−型Zn BySol−
y が形成できる。[Example 3] In Examples 1 and 2, TI! was used as the n-type dopant.
! Although At was used, ZnSySe1 can be easily inferred.
In the same way as the addition of At to -y, the addition of Ga and In is also possible by using the corresponding organometallic compounds, such as triethylgallium (boiling point = 145°C) and triethylindium (boiling point = 184°C). . In addition, n-type dopants include chlorine, hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, and organic compounds containing halogen elements, such as 1°4-dichlorobutane, tetravir bromide, methylene difluoride, etc. n-type Zn BySol- which can be used and uses a halogen element as a donor in the same manner as in the above embodiments.
y can be formed.
P−型ドーパントとしては、NHa のほか、PHa
AsH2などを使用することができる。In addition to NHa, P-type dopants include PHa.
AsH2 or the like can be used.
以上の様なドーパントを用いて製造した発光装置は、ド
ーピング量が実施例1及び2と同程度の時には、実施例
1又は2で得られたものと同様の特性を示した。The light emitting device manufactured using the above-described dopant exhibited characteristics similar to those obtained in Example 1 or 2 when the doping amount was comparable to that of Examples 1 and 2.
さらに亜鉛ソースとしての付加体についても、実施例1
.2で用いた(OH8)2Zn−Be(OHI)2の他
に表2に挙げた3種類の付加体を用いることができる。Furthermore, regarding the adduct as a zinc source, Example 1
.. In addition to (OH8)2Zn-Be(OHI)2 used in 2, three types of adducts listed in Table 2 can be used.
付加体の供給量が、実施例1,2におけるバブリング条
件で与えられる(OHs)zZn−se(oHs)z
の供給量と同じ時、ZnBe及びZn5ySsl−7
の成長速度は同じであり、また得られる発光装置の特性
も同レベルであった。The amount of adduct supplied is given under the bubbling conditions in Examples 1 and 2 (OHs)zZn-se(oHs)z
When the supply amount of ZnBe and Zn5ySsl-7 is the same as that of
The growth rate was the same, and the properties of the resulting light-emitting devices were also at the same level.
このほか容易に類推できるが如く、ZnBe。Another example that can be easily inferred is ZnBe.
ZnS を成長基板として用い、その上に、Zn5y
Set−y(0≦y≦1)なる層で形成されるP−n接
合を利用した発光装置も製造可能である。ZnS was used as a growth substrate, and Zn5y was grown on it.
It is also possible to manufacture a light emitting device using a Pn junction formed of layers set-y (0≦y≦1).
以上説明した様に本発明によれば、n−型Zn5ySe
t−y (0≦y≦1)とP−型znsysel−y(
0≦y≦1)によって形成されるP −n接合を利用し
た青色発光を呈する半導体発光装置の製法においてジア
ルキル亜鉛及びジアルキルセレンを両者のうち低沸点成
分の蓋を概ね過剰に混合し、加熱によって反応及び熟成
を行なった後、過剰成分を留出除去して得られるジアル
キル亜鉛とジアルキルセレンの付加体である有機亜鉛化
合物を亜鉛ソースとする有機金M気相熱分解法(MOO
VD法)によって前記n−型又はP−型Zn5ySθ1
−y層を形成することにより青色発光を呈する半導体装
置を安定して鉱産することが可能となった。本発明が、
青色発光を呈する半導体装置の製造及び、それらを用い
た種々のデバイスの普及に寄与するところ極めて大きい
と確信する。As explained above, according to the present invention, n-type Zn5ySe
ty (0≦y≦1) and P-type znsysel-y (
0≦y≦1) In the manufacturing method of a semiconductor light emitting device exhibiting blue light emission using a P-n junction formed by After reaction and aging, excess components are removed by distillation, and an organic gold M vapor phase pyrolysis method (MOO
The n-type or P-type Zn5ySθ1
By forming the -y layer, it has become possible to stably produce semiconductor devices that emit blue light. The present invention
We believe that this will greatly contribute to the production of semiconductor devices that emit blue light and the spread of various devices using them.
第1図は(OH3)zZn−8s(aha)2の蒸気圧
一温度特性図
1・・・・・・温度 2・・・・・・蒸気圧 5・
・・・・・付加体4 ・−−Be(OHI)2 5=
−Zn(OH3)z第2図は本発明において用いるMO
OVD装置の概略図
6・・・・・・石英ガラス製反応管 7・・・・・・
810コーテイングを施したグラファイト製サセプター
8・・・・・・基板 9・・・・・・高周波加熱炉又
は赤外線炉又は抵抗加熱炉 10・・・・・・熱電対
11・・・・・・排気系 12・・・・・・廃ガ
ス処理系 13.14・・・・・・バルブ 15・
・・・・・付加体の入ったバブラー16・・・・・・n
−型ドーパントの入ったバブラー17・・・・・・キャ
リアーガスの入ったボンベ1B・・・・・・セレン化水
素の入ったボンベ19・・・・・・ガX純化装置 2
0・・・・・・マスフロコントローラ 21・・・・
・・恒温槽 22・・・・・・三方バルブ 23・
・・・・・バルブ 24・・・・・・硫化水素の入っ
たボンベ 25・・・・・・n−型ドーパント用ガス
の入ったボンベ
26・・・・・・p−型ドーパント用ガスの入ったボン
ベ第5図は本発明にかかる製法によって作製された半導
体発光装置の発光スペクトル。
第4図は、Zn5ySθ1−y層を形成する際の、ガス
組成と得られる結晶組成の相関図。
以 上Figure 1 shows the vapor pressure-temperature characteristics of (OH3)zZn-8s(aha)2. 1... Temperature 2... Vapor pressure 5.
...Adduct 4 ・--Be(OHI)2 5=
-Zn(OH3)z Figure 2 shows the MO used in the present invention.
Schematic diagram of OVD device 6... Quartz glass reaction tube 7...
Graphite susceptor with 810 coating 8... Substrate 9... High frequency heating furnace or infrared furnace or resistance heating furnace 10... Thermocouple 11... Exhaust System 12... Waste gas treatment system 13.14... Valve 15.
...Bubbler 16 containing adduct...n
Bubbler 17 containing - type dopant...Cylinder 1B containing carrier gas...Cylinder 19 containing hydrogen selenide...GaX purifier 2
0... Mass flow controller 21...
・・Thermostatic chamber 22・・・・Three-way valve 23・
...Valve 24...Cylinder containing hydrogen sulfide 25...Cylinder containing gas for n-type dopant 26...Cylinder containing gas for p-type dopant Figure 5 shows the emission spectrum of a semiconductor light emitting device manufactured by the manufacturing method according to the present invention. FIG. 4 is a correlation diagram between the gas composition and the obtained crystal composition when forming the Zn5ySθ1-y layer. that's all
Claims (2)
)とP−型ZnS_ySe_1_−_y(0≦y≦1)
によって形成されるp−n接合を利用した青色発光を呈
する半導体発光装置の製法においてジアルキル亜鉛及び
ジアルキルセレンを両者のうち低沸点成分の量を概ね過
剰に混合し、加熱によって反応及び熟成を行なった後、
過剰成分を留出除去して得られるジアルキル亜鉛とジア
ルキルセレンの付加体である有機亜鉛化合物を亜鉛ソー
スとする有機金属気相熱分解法(MOCVD法)によっ
て前記n−型又はP−型ZnS_ySe_1_−_y層
を形成することを特徴とした半導体発光装置の製法。(1) n-type ZnS_ySe_1_-_y (0≦y≦1
) and P-type ZnS_ySe_1_-_y (0≦y≦1)
In the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device that emits blue light using a p-n junction formed by the method, dialkylzinc and dialkylselenium are mixed in a roughly excessive amount of the lower boiling point component of both, and the mixture is reacted and aged by heating. rear,
The n-type or P-type ZnS_ySe_1_- is produced by metal organic vapor phase pyrolysis (MOCVD) using an organozinc compound, which is an adduct of dialkylzinc and dialkylselenium obtained by distilling off excess components, as a zinc source. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device characterized by forming a _y layer.
40℃において10〜180分間の加熱反応工程、除々
に昇温して30〜80℃で10〜120分間熟成する工
程を含む加熱処理によって、ジアルキル亜鉛とジアルキ
ルセレンから形成される付加体であることを特徴とした
特許請求の範囲第1項記載の半導体発光装置の製法。(2) The organometallic compound used as a zinc source is 0℃~
It is an adduct formed from dialkylzinc and dialkylselenium by a heat treatment including a heating reaction step at 40°C for 10 to 180 minutes, and a step of gradually increasing the temperature and aging at 30 to 80°C for 10 to 120 minutes. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18684085A JPH0695580B2 (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18684085A JPH0695580B2 (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6247174A true JPS6247174A (en) | 1987-02-28 |
JPH0695580B2 JPH0695580B2 (en) | 1994-11-24 |
Family
ID=16195549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18684085A Expired - Lifetime JPH0695580B2 (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0695580B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6482575A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Inkiyubeetaa Japan Kk | Blue-light emitting element and manufacture thereof |
JPH01184978A (en) * | 1988-01-20 | 1989-07-24 | Inkiyuubeetaa Japan:Kk | Visible light emitting semiconductor laser device |
-
1985
- 1985-08-26 JP JP18684085A patent/JPH0695580B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6482575A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Inkiyubeetaa Japan Kk | Blue-light emitting element and manufacture thereof |
JPH01184978A (en) * | 1988-01-20 | 1989-07-24 | Inkiyuubeetaa Japan:Kk | Visible light emitting semiconductor laser device |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0695580B2 (en) | 1994-11-24 |
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